微机核子秤在固体物料动态计量中的应用

　　目前,电子秤以其计量精确、使用方便等特点,在工农业生产、日常生活中已得到了广泛应用.然而,在传输机输送物料的在线动态计量方面却难以发挥其作用.如传输带上的煤、矿石、水泥、粮食、盐以及糖厂链板机上甘蔗的计量则难以用传统方法实现.因此,许多生产企业常常因找不到有效的计量设备而放弃对传输机上固体散装物料的计量.以糖厂为例,链板输送机是撕解后的甘蔗输送到榨机的必经之道,它所输送的甘蔗量即实际压榨量,用常规的计量工具是难以对其进行计量的.而准确了解每天的实际压榨量,对生产企业具有极其重要的意义.为此,本文提出了以微机核子秤解决上述的方法.

　　1　微机核子秤的工作原理

　　微机核子秤是利用物质对γ射线的吸收原理而制成的,它由源部件(γ放射源和防护铅罐)、支架、γ射线探测器、前置放大器、速度传感器、工业微机和电源组成[1,2].如图1所示.放射源稳定地放射γ射线,物料从支架中间穿过,射线的一部分被物料吸收,其余部分穿透物料照射到γ射线探测器上.因此,γ射线探测器输出信号的大小,可反映出传输机上物料的多少.

　　γ射线穿透物料后,强度变化规律如下:

　　其中Up为物料的质量吸收系数,F为输送机负荷,b为输送机宽度,N0为空载时探测器处γ射线强度,N为有载时探测器处γ射线强度.γ射线探测器输出信号电压U正比于γ射线的强度N.因此,公式(1)可改写为U1=U0exp(-Up·F/b),其中U0为空载时输出的信号电压,U1为有料时输出的信号电压.令输送机负荷系数K=b/Up,则F=K·ln(U0/U1).考虑到物料堆积的形状等因素的影响,对上式作以下修正:

　　式中K1为输送机负荷补偿系数.通过测量U0和U1标定K和K1的值,即可得到输送机负荷.用测速装置可以测得传输送物料的速度v,输送机输送物料的流量qm可由下式计算出:qm=Fv.物料的累计量为:

　　其中Fi为输送的瞬时负荷(kg/m),Ti为采样周期(s);vi为输送的瞬时速度(m/s),m为累计质量(kg).

　　2　核子秤系统设计

　　2.1　硬件设计

　　微机核子秤的硬件结构图如图2所示.选用的电离室灵敏区长度为1 500 mm,源部件采用双源法,(即在支架上放置2个放射源,图1所示为单源法)如图3所示.双源法,不但可以增大射线的覆盖区域,而且还提高了放射源照射强度,运用在链板传输,效果尤为明显.微机采用工业微机,以提高系统的抗干扰能力和可靠性.将OMRON的E6B2型旋转编码器通过同轴联接安装在输送机的从动轮轴上,旋转编码器产生的速度脉冲信号,经定时器/计数器TMC-10测量,得到传输机从动轮轴的角速度.由于从动轮半径已知,因而,很容易计算出传输带的速度v.TMC-10同时还用来产生精确的定时中断.安装在传输带下方的γ射线探测器输出直流电压信号,经过低通滤波器后送到A/D采集卡ACL-8112采样.为了便于现场工作人员了解现场数据,将显示器上显示的部分内容通过RS-232送到生产现场的大屏幕显示器上显示.